2011届高考物理一轮复习单元练习：第10章.第1讲 交流电的产生及描述

第十章第十章 第一讲第一讲 一 选择题 1 下列四幅图是交流电的图象 其中能正确反映我国居民日常生活所用交流电的是 答案 C 解析 我国居民日常生活所用的是正弦式交流电 其电压的有效值是 220V 最大值 为 311V 周期为 0 02s 所以只有 C 正确 2 2009 苏北四市联考 矩形线框在匀强磁场内匀速转动过程中 线框输出的交流电 电压随时间变化的图象如图所示 下列说法中正确的是 A 交流电压的有效值为 36V 2 B 交流电压的最大值为 36V 频率为 0 25Hz 2 C 2s 末线框平面垂直于磁场 通过线框的磁通量最大 D 1s 末线框平面垂直于磁场 通过线框的磁通量变化最快 答案 BC 解析 由图象可知 交流电压的最大值为 36V 有效值为 36V 周期T 4s 则 2 f 0 25Hz 故 A 错误 B 正确 1s 末交流电电压达到最大值 线框平面应与磁场平行 1 T 故 D 错误 2s 末交流电压为零 线框平面与磁场垂直 磁通量最大 故 C 正确 3 2009 北京明光中学检测 如图甲所示是某种型号的电热毯的电路图 电热毯接在 交变电源上 通过装置P使加在电热丝上的电压的波形如图乙所示 此时接在电热丝两端 的交流电压表的读数为 A 110V B 156V C 220V D 311V 答案 B 解析 根据有效值的定义可得T 故U Um 311V 156V U2 R Um r 2 2 R T 2 1 2 1 2 4 两相同的白炽灯L1 L2接到如图所示的电路中 灯L1与电容器串联 灯L2与电感 线圈串联 当a b处接电压最大值为Um 频率为f的正弦交流电源时 两灯都发光 且亮 度相同 更换一个新的正弦交流电源后灯L1的亮度大于灯L2的亮度 新电源的电压最大值 和频率应满足什么条件 A 最大值仍为Um 而频率大于f B 最大值仍为Um 而频率小于f C 最大值大于Um 而频率为f D 最大值小于Um 而频率仍为f 答案 A 解析 更换新正弦交流电源后灯L1亮度大于灯L2的亮度 说明和灯L1串联的电容 器对交流电流的阻碍作用变小 则新电源的频率变大 故选 A 5 2009 济南模拟 阻值为 10 的电阻接到电压波形如图所示的交流电源上 以下 说法正确的是 A 电压的有效值为 10V B 通过电阻的电流有效值为A 2 2 C 电阻消耗电功率为 5W D 电阻每秒钟产生的热量为 10J 答案 BC 解析 由U t图象 交流电压最大值为 10V 有效值为 5V A 错误 根据 2 I B 正确 再根据P I2R C 正确 电阻每秒产生热量Q Pt 5J 故 D 错误 U R 6 如图所示 一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动 在转 动过程中 线框中的最大磁通量为 m 最大感应电动势为Em 下列说法正确的是 A 当磁通量为零时 感应电动势也为零 B 当磁通量减小时 感应电动势在减小 C 当磁通量等于 0 5 m 感应电动势等于 0 5Em D 角速度 等于Em m 答案 D 解析 当磁通量为零时 B S 此时线圈中感应电动势最大 A 错 磁通量减小时 感应电动势在增大 B 错 当 0 5 m时 线圈平面与中性面夹角为 60 或 120 此 时感应电动势的大小e BS sin60 Em C 错 根据Em BS m 可知 D 对 3 2 7 将硬导线中间一段折成不封闭的正方形 每边长为l 它在磁感应强度为B 方向 如图的匀强磁场中匀速转动 转速为nr s 导线在a b两处通过电刷与外电路连接 外 电路有额定功率为P的小灯泡并能正常发光 电路中除灯泡外 其余部分的电阻不计 灯 泡的电阻应为 A 2 l2nB 2 P B 2 l2nB 2 P C l2nB 2 2P D l2nB 2 P 答案 B 解析 正方形线圈转动的角速度为 2n 产生的正弦交流电的峰值为 Em BS 2n Bl2 其有效值为E 计算可得灯泡电阻为 2 l2nB 2 P B选项 2n Bl2 2 正确 8 在两块金属板上加上交变电压u Umsint 当t 0 时 板间有一个电子正好处 2 T 于静止状态 下面关于电子以后的运动情况的判断正确的是 A t T时 电子回到原出发点 B 电子始终向一个方向运动 C t 时 电子将有最大速度 T 2 D t 时 电子的位移最大 T 2 答案 BC 解析 t 0 时 电子不受力 此时两极板间电压为零 此后电压开始增大 t 时 T 4 达到最大 此过程中电子沿电场力方向做加速度增大的加速运动 速度增大 这段时 T 4 T 2 间内 两极板间电压减小 但电场方向不变 所以电子在这段时间内仍沿原方向做加速度 减小的加速运动 速度继续增大 后电场变向 电子开始减速 但运动方向不变 直至T T 2 时刻速度减为零 故在 时电子有最大速度 T 2 二 非选择题 9 我国南方山区的小水库有丰富的水力资源 有一个水力交流发电机在正常工作时 电动势e 310sin50 tV 由于洪涝 水库水位暴涨 为加快泄洪 水轮带动发电机的转 速增加 0 4 倍 若其他条件不变 则电动势e 答案 434sin70 tV 解析 据Emax NBS 2 n 当n增加 0 4 倍时 1 4 所以Emax 1 4Emax 1 4 310V 434V 故e 434sin70 tV 10 2009 江苏省阜宁中学调研 如图所示 间距为L的光滑平行金属导轨水平放置 在竖直向上的磁感应强度为B的磁场中 一端接有阻值为R的电阻 一质量为m 电阻为 r的导体棒ab放置在导轨上 在外力F作用下从t 0 开始运动 其速度规律为 v vmsin t 不计导轨电阻及感应电流的磁场对原磁场的影响 求 1 感应电动势的表达式 2 电阻R上的发热功率 答案 1 BLvmsin t 2 R B2L2v2 m 2 R r 2 解析 1 根据E BLv 有E BLvmsin t 2 U UR P R BLvm 2 R R r BLvm 2 U2R R B2L2v2 m 2 R r 2 11 如图所示 一个边长L 10cm 匝数N 100 匝的正方形线圈abcd在匀强磁场中 绕垂直于磁感线的对称轴OO 匀速转动 磁感应强度B 0 50T 角速度 10 rad s 外电路电阻R 4 0 线圈内阻r 1 0 1 求线圈转动的周期和感应电动势的最大值 2 写出线圈由图中所示位置开始计时时 感应电动势的瞬时表达式 3 求交流电压表的示数 答案 1 0 2s 5 V 2 e 5 cos10 tV 3 2 V 2 解析 1 T s 0 2s 2 2 10 Em NBS 100 0 50 102 10 4 10 V 5 V 2 题图示位置为交流电最大值 瞬时值表达式为 e Emcos t 5 cos10 tV 3 电动势有效值E I Em 2 E R r 交流电压表示数U IR 2 V 2 12 2009 广东一模 如图所示是曾经流行过的一种向自行车车头灯供电的小型交流 发电机 图 甲 为其结构示意图 图中 N S 是一对固定的磁极 abcd为固定在转轴上的 矩形线框 转轴过ad和bc边中点 并与ab边平行 它的一端有一半径r0 1 0cm 的摩擦 小轮 小轮与自行车车轮的边缘相接触 如图 乙 所示 当车轮转动时 因摩擦而带动小 轮转动 从而使线框在磁极间转动 设线框由N 800 匝导线圈组成 每匝线圈的面积 S 20cm2 磁极间的磁场可视作匀强磁场 磁感应强度B 0 010T 自行车车轮的半径 R1 35cm 小齿轮的半径R2 4 0cm 大齿轮的半径R3 10 0cm 现从静止开始使大齿轮加 速转动 问大齿轮角速度为多大时 才能使发电机输出电压的有效值U 3 2V 假定摩擦 小轮与自行车车轮之间无相对滑动 答案 3 2rad s 解析 当自行车车轮转动时 通过摩擦小轮使发电机的线框在匀强磁场内转动 线 框中产生一正弦交流电动势 其最大值Em 0BSN式中 0为线框转动的角速度 即摩擦 小轮转动的角速度 发电机两端电压的有效值U Em 2 2 设自行车车轮转动的角速度为 1 由于自行车车轮与摩擦小轮之间无相对滑动 有 R1 1 r0 0 小齿轮转动的角速度与自行车轮转动的角速度相同 也为 1 设大齿轮转动的角速度 为 有R3 R2 1 由以上各式解得 U BSN R2r0 R3R1 2 代入数据得 3 2rad s 13 如图 1 所示 两块水平放置的平行金属板板长L 1 4m 板距d 30cm 两板间有 B 1 25T 垂直纸面向里的匀强磁场 在两板上加如图 2 所示的脉动电压 在t 0 时 质 量m 2 10 15kg 电荷量q 1 10 10C 的正离子 以速度v0 4 103m s 从两板中间水平 射入 试问 1 粒子在板间做什么运动 画出其轨迹 2 粒子在场区运动的时间是多少 答案 1 见解析 2 6 5 10 4s 解析 1 在第一个 10 4s 电场 磁场同时存在 离子受电场力 洛伦兹力分别为 F qE q 5 10 7N 方向向下 f Bqv 5 10 7N 方向向上 离子做匀速直线运 U d 动 位移为s v0t 0 4m 第二个 10 4s 内